Tổn thất nhiệt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống phân phối hơi nước, dẫn đến tăng chi phí năng lượng để duy trì nhiệt độ mong muốn tại các điểm sử dụng. Để giảm tổn thất nhiệt, cần thiết phải thiết kế và vận hành hệ thống mạng phân phối hơi nước một cách tối ưu, bằng cách sử dụng lớp cách nhiệt tốt, kiểm soát tốc độ dòng chất, và đảm bảo kích thước và khoảng cách ống dẫn phù hợp.
Mục đích việc tính toán tổn thất nhiệt từ mạng phân phối hơi
Việc tính toán tổn thất nhiệt nhằm mục đích giải quyết những vấn đề sau:
- Xác định tổn thất nhiệt của ống dẫn.
- Tính sự giảm nhiệt độ của môi chất dọc theo ống dẫn.
- Tính trường nhiệt độ xung quanh ống dẫn
- Chọn chiều dày lớp cách nhiệt của ống dẫn.
Tổn thất nhiệt của mạng nhiệt gồm 2 phần sau:
- Tổn thất nhiệt đường thẳng: là tổn thất của đoạn ống không có các van và các phần định hình.
- Tổn thất nhiệt cục bộ: là tổn thất của các phần định hình, các van, ổ đỡ, mặt bích, vv.
Phương pháp làm giảm thất thoát nhiệt
Muốn tính toán, thiết kế hệ thống phân phối hơi một cách kinh tế, có hiệu quả phải tiến hành các bước tính toán thích hợp nhằm giảm tổn thất nhiệt và cân đối với chi phí đầu tư, vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng toàn hệ thống.
Việc tính toán chiều dày kinh tế của lớp cách nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố như tính toán kích thước đường ống, chiều dày, chủng loại, giá thành vật liệu cách nhiệt, vv.
Nếu đường ống đặt ở ngoài trời phải tính đến các yếu tố như vận tốc gió, độ ẩm lớp bảo ôn, vv.
Các loại vật liệu thường dùng bảo ôn là sợi thủy tinh vải nhôm, len vô cơ vải nhôm và canxi-silicat, vv.
Trong quá trình lắp đặt, vận hành hệ thống mạng nhiệt cần hết sức lưu ý việc chống thấm và bảo vệ cho lớp cách nhiệt (đặc biệt với đường ống đi ngầm hoặc lắp đặt ngoài trời) vì mất mát nhiệt qua lớp bảo ôn bị nén hoặc bị ngậm đầy nước cao gấp rất nhiều lần so với bình thường.
Trước đây, khi bọc cách nhiệt cho đường ống và thiết bị trong mạng nhiệt người ta thường không bọc các van, các bích nối và phần đầu ống sát mặt bích, việc làm này với mục đích dễ sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống nhưng đồng thời cũng gây ra tổn thất nhiệt khá lớn đối với các mạng nhiệt có quy mô lớn. Hiện nay, tất cả các van, mặt bích nối và thiết bị trên đường ống đều được bọc cách nhiệt với những kết cấu cách nhiệt tiêu chuẩn, dễ tháo lắp và thuận lợi cho quá trình sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống.
Tính toán tổn thất nhiệt của mạng nhiệt
Tính toán tổn thất nhiệt của mạng nhiệt là rất phức tạp và mất nhiều thời gian. Chúng ta cần phải nắm vững lý thuyết truyền nhiệt dẫn nhiệt, truyền nhiệt đối lưu và bức xạ,vv, Ngoài ra các thông số vật lý của vật liệu và môi trường cũng ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả tính toán tạo ra sự sai khác giữa kết quả lý thuyết so với thực tế. Hiện nay đã có các phần mềm tính toán tổn thất nhiệt trợ giúp cho việc thiết kế mạng nhiệt được tối ưu hóa giữa tính kinh tế và kỹ thuật.
Để tính toán lượng nước ngưng tụ sơ bộ của hệ thống do tổn thất nhiệt gây ra ta có thể dùng công thức gần đúng sau đây:
Trong đó: m: Lượng nước ngưng tụ (kg/h)
q: Hệ số tổn thất nhiệt (tra bảng) (W/m)
l: Độ dài toàn tuyến ống (m)
01 cặp bích ống tính tương đương: 0,5m chiều dài
01 van tính tương đương: 1m chiều dài
r: Nhiệt ẩn hóa hơi (kJ/kg)
k: Hệ số bảo ôn (ống trần k = 1, ống bảo ôn tốt k = 0,1)
Tổn thất nhiệt đường ống có thể dễ dàng được tìm thấy bằng cách tham khảo bảng tra hệ số tổn thất nhiệt sau:
Lưu ý: Sự tỏa nhiệt từ các đường ống nằm ngang để trần với nhiệt độ xung quanh từ 10°C đến 20°C và điều kiện không khí tĩnh.
Để tính chiều dày bảo ôn sơ bộ cho hệ thống đường ống phân phối hơi, theo kinh nghiệm và theo tiêu chuẩn chế tạo vật liệu cách nhiệt có sẵn trên thị trường, ta có bảng tra chiều dày bảo ôn đối với từng loại đường ống ứng với các áp suất hơi làm việc trong đường ống như chỉ ra trong bảng sau:
Công ty TNHH Năng lượng nhiệt Bách Khoa
Là đơn vị đi đầu trong lĩnh vực thiết kế, sản xuất Lò hơi công nghiệp tại Việt Nam, khi thiết kế và lắp đặt hệ thống lò hơi cung cấp nhiệt, chúng tôi luôn tính toán và bọc bảo ôn hệ thống dẫn hơi nhằm tránh thất thoát nhiệt, nâng cao hiều suất làm việc của lò hơi.
